Dinamica Libre

Física General I

Cinética de una partícula

Optaciano Vásquez García

2010

Universidad nacional
“Santiago antúnez de mayolo”

FÍSICA GENERAL I
PARA ESTUDIANTES DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Mag. Optaciano L. VÁSQUEZ GARCÍA
Profesor de Física de la Facultad de Ciencias

HUARAZ – PERÚ

2010

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Física General I

Cinética de una partícula

Optaciano Vásquez García

2010

CAPITULO IV
CINÉTICA DE UNAPARTICULA: Segunda ley de Newton

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Física General I

4.1

Cinética de una partícula

Optaciano Vásquez García

2010

INTRODUCCIÓN.
En el capítulo relativo a la cinemática, se describió el movimiento de las partículas sin tener en cuenta las
causas que la producen, relacionando la posición, desplazamiento, velocidad y la aceleración con el tiempo.
Sin embargo, es muy importante responder a muchaspreguntas relacionadas con las causas que originan los
movimientos. Algunas de éstas pueden ser: ¿qué mecanismo produce el movimiento?; ¿porqué un cuerpo
lanzado sobre una superficie horizontal se detiene?, ¿porqué los electrones alrededor del núcleo giran
describiendo orbitas?; ¿porqué oscilan los péndulos?. Las respuestas a estas y otras preguntas serán
respondidas en éste capítulo.
Por nuestraexperiencia diaria sabemos que el movimiento de los cuerpos es el resultado de sus interacciones
con los demás cuerpos que lo rodean. Estas interacciones pueden describirse por un concepto matemático
denominado fuerza.
La cinética básicamente estudia la relación entre las fuerzas y los cambios que originan en el movimiento de
las partículas. En este capítulo se estudiará se estudiará el cambio enel movimiento de las partículas aplicando
los conceptos de masa y fuerza. Posteriormente, se estudiarán las tres leyes de Newton aplicándola en la
descripción del movimiento.

4.2

CONCEPTO DE FUERZA Y MASA.
La idea de fuerza está relacionada con muchas actividades del quehacer cotidiano. Así por ejemplo cuando el
hombre jala de la cuerda, ejerce una fuerza sobre el cuerpo como se muestra en lafigura 4.1a. También se
ejerce fuerza cuando el bate golpea un balón (figura 4.1b). Estos ejemplos muestran que la fuerza se encuentra
asociada a una actividad muscular y algún cambio en el estado de movimiento de un cuerpo. Sin embargo, en
la naturaleza existen muchas fuerzas que no producen movimiento macroscópico, una de estas fuerzas es la
fuerza gravitacional que actúa sobre el cuerpo de unapersona sentada cómodamente en un sillón. Por otro lado,
cabe hacerse la pregunta ¿Qué fuerza hace que un cuerpo celeste distante vague libremente por el espacio?. Fue
Newton quien contestó a esta pregunta afirmando que el cambio en la velocidad de un cuerpo es provocado por
una fuerza. Por lo tanto, si un cuerpo se mueve con velocidad constante, no es necesaria fuerza alguna para
mantenerlo enmovimiento. Esto indica que una fuerza es la causa capaz de producir un cambio en la
velocidad, es decir, producir su aceleración.

(a)

(b)

Figura 4.1 (a) La fuerza T aplicada por el hombre al extremo de la cuerda es transmitida al otro lado de la polea y
permite subir al bloque, (b) Al aplicar la fuerza a la pelota usando el bate, se cambia la dirección de
movimiento de la pelota

Por otro lado,si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas simultáneamente, el cuerpo se acelerará si la fuerza
resultante o fuerza neta que actúa sobre el cuerpo es diferente de cero. Si la resultante de esta fuerza es nula,
entonces la aceleración también será nula, y la velocidad del cuerpo será constante. Es decir, si la fuerza neta
que actúa sobre un objeto es cero, entonces el objeto permanecerá en reposo o semoverá con velocidad

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constante en línea recta. Cuando la velocidad del cuerpo es constante o cuando el cuerpo se encuentra en
reposo, se dice que el cuerpo se encuentra en equilibrio.
Debe observarse además que la aplicación de fuerzas sobre un cuerpo produce deformaciones, las mismas que
pueden llegar a ser...